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通信原理 第4章 模拟调制系统 第4章 模拟调制系统 频谱 设调制信号m(t)的频谱为M(?)，则已调信号的频谱为 由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。但应注意，这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。 第4章 模拟调制系统 4.1.2调幅（AM） 时域表示式 式中 m(t) － 调制信号，均值为0； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。 频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为 若m(t)为随机信号，则已调信号的频域表示式必须用功率谱描述。 调制器模型 第4章 模拟调制系统 波形图 由波形可以看出，当满足条件： |m(t)| ? A0 时，其包络与调制信号波形相同， 因此用包络检波法很容易恢复出原 始调制信号。 否则，出现“过调幅”现象。这时用 包络检波将发生失真。但是，可以 采用其他的解调方法，如同步检波。 第4章 模拟调制系统 频谱图 由频谱可以看出，AM信号的频谱由 载频分量 上边带 下边带 三部分组成。 上边带的频谱结构与原调制 信号的频谱结构相同，下边 带是上边带的镜像。 第4章 模拟调制系统 AM信号的特性 带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信号带宽 fH 的两倍： 功率： 当m(t)为确知信号时， 若 则 式中 Pc = A02/2 － 载波功率， － 边带功率。 第4章 模拟调制系统 调制效率 由上述可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，载波分量并不携带信息。有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例称为调制效率： 当m(t) = Am cos ?mt时， 代入上式，得到 当|m(t)|max = A0时（100％调制），调制效率最高，这时 ?max ＝ 1/3 第4章 模拟调制系统 4.1.3双边带调制（DSB） 时域表示式：无直流分量A0 频谱：无载频分量 曲线： 第4章 模拟调制系统 调制效率：100％ 优点：节省了载波功率 缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。 4.1.4 单边带调制（SSB） 原理： 双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱M(?)的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。 产生SSB信号的方法有两种：滤波法和相移法。 第4章 模拟调制系统 滤波法及SSB信号的频域表示 滤波法的原理方框图 － 用边带滤波器，滤除不要的边带: 图中，H(?)为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高通特性： 则可滤除下边带。 若具有如下理想低通特性： 则可滤除上边带。 第4章 模拟调制系统 SSB信号的频谱 上边带频谱图: 第4章 模拟调制系统 滤波法的技术难点 滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性 例如，若经过滤波后的话音信号的最低频率为300Hz，则上下边带之间的频率间隔为600Hz，即允许过渡带为600Hz。在600Hz过渡带和不太高的载频情况下，滤波器不难实现；但当载频较高时，采用一级调制直接滤波的方法已不可能实现单边带调制。 可以采用多级（一般采用两级）DSB调制及边带滤波的方法，即先在较低的载频上进行DSB调制，目的是增大过渡带的归一化值，以利于滤波器的制作。再在要求的载频上进行第二次调制。 当调制信号中含有直流及低频分量时滤波法就不适用了。 第4章 模拟调制系统 相移法和SSB信号的时域表示 SSB信号的时域表示式 设单频调制信号为 载波为 则DSB信号的时域表示式为 若保留上边带，则有 若保留下边带，则有 第4章 模拟调制系统 将上两式合并： 式中，“－”表示上边带信号，“+”表示下边带信号。 希尔伯特变换：上式中Am sin?mt可以看作是Am cos?mt 相移?/2的结果。把这一相移过程称为希尔伯特变换，记为“ ^ ”，则有 这样，上式可以改写为 第4章 模拟调制系统 把上式推广到一般情况，则得到 式中， 若M(?)是m(t)的傅里叶变换，则 式中 上式中的[-jsgn?]可以看作是希尔伯特滤波器传递函数，即 第4章 模拟调制系统 移相法SSB调制器方框图 优点：不需要滤波器具有陡峭的截止特性。 缺点：宽带相移网络难用硬件实现。 第